JP5754652B2 - フィルタープレスにおける脱水ケーキの厚み調整方法及び脱水ケーキの厚み調整装置を有するフィルタープレス - Google Patents

Description

本発明は、フィルタープレスのろ過室の幅を切換可能とすることにより、脱水ケーキの厚みを調整する方法及び脱水ケーキの厚み調整装置を有するフィルタープレスに関する。

浄水スラッジの長時間加圧脱水法において、脱水機のケーキの厚みを決定することは、そのシステムの良否を決定づける最大の技術的検討課題である。ケーキの厚みはろ板間に形成するろ過室の幅で決定され、ろ板を調整してろ過室の幅を制御することは現実的に困難であった。
一般にケーキの厚みが薄いと１バッチのろ過時間は短くなるものの、１室あたりの圧入スラッジ量が少なくなり、大きなろ過面積が必要となる。その結果、建設費は大きくなる。一方、ケーキの厚みが厚すぎると所要圧入時間は長くなり、スラッジ性状によっては通常１日１バッチ運転であるところが、２〜３日も必要になるケースがあり、且つ脱水ケーキの含水率も高くなる。また、圧入途中で停止するとケーキがあんこ状になり、排出時べとついたケーキとなる。
また、浄水スラッジは季節や天候により大きく変動するため、本来、最適なケーキの厚みはスラッジ性状に応じて異なるはずであるが、ろ過室の厚みはろ板を交換しない限りは一定とせざるを得ないので、処理量や脱水ケーキ含水率、脱水効率が変動する。

特許文献１には、浄水スラッジにろ過室の減容材として脱水ケーキを混入し、ろ過面にプレコート層を形成する技術が開示されている。ろ過面のプレコート層にて実質的にろ過室の幅を調整し、ケーキ厚みをスラッジ性状に応じた厚みにすることで最適運転を可能としている。

また、予めろ過室の容積を減容させた状態で原液を圧入する技術が特許文献２に開示されている。具体的には、ろ過室に浄水スラッジを注入する前に予めダイアフラムに水や空気の圧力流体を注入して一部を膨張させ、次いでろ過室に浄水スラッジを注入した後、ダイアフラムにさらに高圧の圧力流体をポンプで注入するものである。

特許第３４７０７４８号公報 特開昭６１−８２８１５号公報

特許文献１に開示されているろ過室の減容材を混入してケーキの厚みを調整する方法は、ろ過面に均一にプレコート層を形成することが困難であるとともに、減容材の調整（混入量、粒径 等）に手間がかかる。また、減容材が脱水ケーキに混入し、脱水ケーキの性状が変化してしまう欠点がある。

特許文献２に開示されている予めダイアフラムを膨張させてろ過室を減容させる方法は、ダイアフラムの一部を膨張させることにより、その後に圧入される原液がろ過室全面に平均して分布しながら脱水させることが目的である。ダイアフラムの一部を膨張させているため、原液の圧入圧力によりダイアフラムを歪な形状に押圧し、一定幅の脱水ケーキを生成することが困難である。さらにダイアフラムを膨張させて圧搾するため、ダイアフラムの膨張部と膨張させない部分との境界面に繰り返し曲げによるへたりが発生し、ダイアフラムの早期破損につながる恐れがある。

本発明は、フィルタープレスのろ過室に張設したろ過室調整板を膨張させることにより、ろ過室の幅を切換可能とし、浄水スラッジの性状に応じて脱水ケーキの厚みを最適に調整する方法及びこの装置を有するフィルタープレスを提供する。

本発明に係るフィルタープレスにおける脱水ケーキの厚み調整方法は、フロントフレームとリアフレームに橋架した一対のガイドレールに多数のろ板を並列し、これらのろ板間にろ過室を形成し、原液を圧入して脱水するフィルタープレスにおいて、一方のろ過床にろ過室調整板を張設したろ板と、ろ過室調整板に対向するろ過床にステイボスを配設したろ板でろ過室を形成して、原液のろ過性が悪化した時は、ろ過室調整板を膨張させてろ過室を減容し、その状態で供給口を介してろ過室に原液を圧入供給するもので、原液の性状変動に応じてろ過室の幅を切り換え、脱水効率を大幅に改善し、脱水時間が大幅に短縮され、ろ過速度が向上して処理量も増加させることができる。
具体的には、ろ過性の悪化を判断する指標として、原液の濃度を計測して予め定めた基準濃度と比較し、計測値が基準濃度より低い時はろ過室調整板を膨張させてろ過室を減容するものである。

脱水ケーキの厚み調整装置は、フロントフレームとリアフレームに橋架した一対のガイドレールに多数のろ板を並列し、これらのろ板間にろ過室を形成し、原液を圧入して脱水するフィルタープレスにおいて、一方のろ過床にろ過室調整板を張設したろ板と、ろ過室調整板に対向するろ過床にステイボスを配設したろ板でろ過室を形成して、原液供給管に濃度計を設け、高圧流体室に高圧流体を供給する高圧流体源を配設し、原液の濃度を比較する制御装置を配設し、フィルタープレスに供給する原液の濃度を計測して制御装置に送信し、制御装置で計測値と予め定めた基準濃度と比較し、計測値が基準濃度より高い時は、ろ過室の幅を最大幅の状態で原液を圧入供給すると共に、計測値が基準濃度より低い時は、高圧流体源を作動させてろ板の高圧流体室に高圧流体を供給し、ろ過室調整板を膨張させて対設するろ板に立設したステイボスに接触させた後、原液を圧入供給するものである。

また、ろ過室調整板を一方に張設し、他方にステイボスを立設したろ板を並列して、ろ板間にろ過室を形成しても、ろ過室調整板を両面に張設したろ板と、ステイボスを両面に立設したろ板を交互に並列して、ろ板間にろ過室を形成してもよい。

ステイボスを頂部が平坦な円錐状に形成し、ろ過床に千鳥状に立設すると、原液がステイボス間を流動し、ろ過室で固液分離された脱水ケーキの含水率のバラツキを低減させることができる。

本発明に係るフィルタープレスにおける脱水ケーキの厚み調整方法は、ろ過室調整板で一定量だけろ過室の幅を減少させて、脱水ケーキの厚みが薄くなるように切り換え可能であるので、浄水スラッジの性状が変化しても最適なろ過室の幅で脱水できる。したがって、常時低含水率の脱水ケーキを生成でき、脱水効率が格段に良くなる。圧入時間を短縮できるとともに処理量も増加するので、コストパフォーマンスが良くなる。

この発明に係る可変ろ過室を有するフィルタープレスの概略側面図である。 同じく、センターフィード型フィルタープレスのろ板の正面図である。 同じく、センターフィード型フィルタープレスのろ過室の縦断面図である。 同じく、センターフィード型フィルタープレスの他の実施例のろ過室の縦断面図である。 同じく、トップフィード型フィルタープレスのろ板の正面図である。 同じく、トップフィード型フィルタープレスのろ過室の縦断面図である。 同じく、トップフィード型フィルタープレスの他の実施例のろ過室の縦断面図である。 同じく、ろ過室の要部縦断面図である。

本発明の実施例を図面に基づき詳述すると、先ず、図１はこの発明に係るフィルタープレスの概略側面図である。フィルタープレス１を構成しているフロントフレーム２とリアフレーム３に一対のガイドレール４，４が水平に橋架している。このガイドレール４上に多数のろ板５…が開閉自在に支架している。リアフレーム３に配設した締付シリンダー６がムーバブルヘッド７に連結してあり、ムーバブルヘッド７をリアフレーム３側に移動させ、並列したろ板５…を開板する。
フロントフレーム２には閉板したろ板５，５間に形成するろ過室８に浄水スラッジを供給する原液供給管９を配設している。ろ板５には高圧流体供給管１０を接続し、ろ板５に設けたろ過室調整板１１を高圧流体で膨張可能としている。

図２はセンターフィード型フィルタープレスのろ板の正面図であって、（ａ）はろ過室調整板を設けているろ板で、（ｂ）はステイボスを立設しているろ板である。ろ板５，５間に形成されたろ過室８に浄水スラッジを供給するために、ろ板５のろ過床１２面に供給口１３ａを設けている。ろ板５は、ろ過床１２の周囲をシール面１４とし、ろ板５の片面あるいは偶数番目のろ板５の両面に膨張自在なろ過室調整板１１を設けている。

ろ過室調整板１１はろ過床１２の全面に張設されており、公知技術のダイアフラムのように、ろ過床１２面から前方に膨張自在な構造としている。本実施例ではろ過室調整板１１を伸縮可能な合成樹脂で構成しているが、同様の効果を奏する物であれば限定しない。
ろ過室調整板１１を配設していないろ板５のろ過床１２面には複数のステイボス１５…を立設している。ステイボス１５は頂部が平坦な円錐形状であり、浄水スラッジがろ過室８内を流動できるように千鳥状に配設している。
尚、ろ板５のろ過床１２の中央部下方に供給口１３ａを設けているが、ろ過床１２に設ける供給口１３ａは、ろ過床１２の上方でも左右でもよい。ここで記載するセンターフィード型とは、ろ板５のろ過床１２に供給口１３ａを設けているフィルタープレスである。

図３はセンターフィード型フィルタープレスのろ過室の縦断面図であって、両面が凹状に形成されたろ過床１２を有するろ板５ａの一方の面にろ過室調整板１１を張設し、他方の面にはろ過床１２に複数のステイボス１５を立設している。
並列したろ板５ａ…を閉板し、シール面１４を密着させて隣接するろ板５ａ，５ａ間にろ過室８を形成する。各ろ板５ａ…の供給口１３ａを連結して浄水スラッジの供給路１６ａを形成し、ろ過室８に浄水スラッジを供給する。
各ろ板５ａ…のろ過床１２面にはろ布１７が張設されており、ろ過室８に圧入供給された浄水スラッジは、ろ布１７で固液分離され、ろ液はろ過床１２に設けられたろ液排出路１８を経て機外に取り出される。ろ過室８に残留したケーキは、ろ板５の開板時に排出される。

ろ板５ａにはろ過室調整板１１を膨張させるための高圧流体路１９を上側面から貫通させている。高圧流体供給管１０と連結する高圧流体路１９は、ろ板５ａに配設しているろ過室調整板１１の高圧流体室２０に連通してあり、水や圧縮空気等の高圧流体を供給することによりろ過室調整板１１を破線で示すように拡張させる。
高圧流体室２０に高圧流体を供給するとろ過室調整板１１はろ過室８側に膨張していく。ろ過室８内にはろ過室調整板１１に対向するろ板５ａのろ過床１２からステイボス１５が立設しており、ろ過室調整板１１はステイボス１５の平坦な頂部に当接し、それ以上膨張することができない。

ステイボス１５の高さは水質の変動幅を考慮して適宜決定する。ステイボス１５の配置はろ過室調整板１１の一部が膨張することのないように適宜配置する。ステイボス１５の形状はろ過室８内での浄水スラッジの流動に支障がないように適宜決定する。ステイボス１５の一部を対向するろ過室調整板１１側のろ過床１２面と当接させて、圧入圧力によるろ板５湾曲防止用として利用してもよい。

図４はセンターフィード型フィルタープレスの他の実施例のろ過室の縦断面図であって、ろ板５の偶数番目のろ板５ｂの両面に膨張自在なろ過室調整板１１を設けている。奇数番目のろ板５ｃの両面のろ過床１２にはステイボス１５を立設してあり、ろ過室８内でのろ過室調整板１１の拡張位置を制限している。
両面にろ過室調整板１１を設けているろ板５ｂにはろ過室調整板１１を膨張させるための高圧流体路１９を上側面から貫通させている。高圧流体供給管１０と連結する高圧流体路１９は、ろ板５ｂに配設している両面の高圧流体室２０に連通してあり、水や圧縮空気等の高圧流体を供給することによりろ過室調整板１１を破線で示すように拡張させる。

図５はトップフィード型フィルタープレスのろ板の正面図であって、（ａ）はろ過室調整板を設けているろ板で、（ｂ）はステイボスを立設しているろ板である。ろ板５の上部のシール面１４に供給口１３ｂを設け、給液板２１を通じてろ板５，５間に形成されたろ過室８に浄水スラッジを供給する。
尚、ろ板５の周囲に形成しているシール面１４の上部に供給口１３ｂを設けているが、シール面１４に設ける供給口１３ｂは、ろ板５の側方でも下方でもよい。ここで記載するトップフィード型とは、ろ板５のシール面１４に供給口１３ｂを設けているフィルタープレスである。

図６はトップフィード型フィルタープレスのろ過室の縦断面図である。両面が凹状に形成されたろ過床１２を有するろ板５ａの一方の面にろ過室調整板１１を張設し、他方の面にはろ過床１２に複数のステイボス１５を立設している。ろ板５ａの供給口１３ｂと連通する給液板２１を隣接するろ板５ａで挟持して浄水スラッジの供給路１６ｂを形成し、ろ過室８に連通する給液板２１の給液路２１ａからろ過室８に浄水スラッジを供給する。
各ろ板５ａ…のろ過床１２面にはろ布１７が張設されており、ろ過室８に圧入供給された浄水スラッジは、ろ布１７で固液分離され、ろ液はろ過床１２に設けられたろ液排出路１８を経て機外に取り出される。ろ過室８に残留したケーキは、ろ板５aの開板時に排出される。

図７はトップフィード型フィルタープレスの他の実施例のろ過室の縦断面図であって、ろ板５の偶数番目のろ板５ｂの両面に膨張自在なろ過室調整板１１を設けている。奇数番目のろ板５ｃの両面のろ過床１２にはステイボス１５を立設してあり、ろ過室８内でのろ過室調整板１１の拡張位置を制限している。
両面にろ過室調整板１１を設けているろ板５ｂにはろ過室調整板１１を膨張させるための高圧流体路１９を上側面から貫通させている。高圧流体供給管１０と連結する高圧流体路１９は、ろ板５ｂに配設している両面の高圧流体室２０に連通してあり、水や圧縮空気等の高圧流体を供給することによりろ過室調整板１１を破線で示すように拡張させる。

図８はろ過室の要部縦断面図であって、（ａ）は通常のろ過室で、（ｂ）はろ過室調整板を膨張させて幅を狭くしたろ過室である。供給口１３ａ，１３ｂからろ過室８に圧入される浄水スラッジは、ろ過室８に張設したろ布１７によって固液分離され、ろ布１７を通過したろ液はろ液排出路１８から外部へ排出される。ろ布１７によって捕捉された懸濁物質はろ過室８内で脱水ケーキとして堆積する。

図８（ａ）のように通常の広い幅Ｗろ過室８では、１バッチ当たりの処理量は増加するが、圧入時間は長くなる。浄水スラッジの性状変動等でろ過性が悪化すると、ろ過室８内に脱水ケーキを堆積するために２〜３日も必要となることがあり、非常に脱水効率が悪い。そこで、浄水スラッジのろ過性を判断して、ろ過性が悪化すると図８（ｂ）のようにろ過室調整板１１を膨張させてろ過室８を狭い幅Ｗ’に切り換え、この状態で圧入することで脱水効率を改善できる。
ステイボス１５の高さで切り換え時のろ過室８の幅を決定するので、浄水スラッジの性状変動を予め予測して、適宜ステイボス１５の高さを変更すれば最適な脱水ケーキの厚みで固液分離を行うことができる。ステイボス１５はボルト等の周知の技術で着脱可能とすることができる。

フィルタープレス１に供給する浄水スラッジのろ過性の変動に応じて、フィルタープレス１のろ過室８の厚みを切り換える。
具体的には、原液供給管９に設けた濃度計２８により、フィルタープレス１に供給する浄水スラッジの濃度を計測する。計測値Ｄ１が予め定めた基準濃度Ｄ０より高い場合（Ａ）は、ろ過室調整板１１を膨張させることなく、ろ過室８の厚みを最大幅の状態で浄水スラッジを圧入する。計測値Ｄ１が予め定めた基準濃度Ｄ０より低い場合（Ｂ）は、高圧流体室２０に高圧流体を供給してろ過室調整板１１を膨張させ、ろ過室８の厚みを狭くした状態で浄水スラッジを圧入する。
尚、本実施例では原液のろ過性を判断する指標として浄水スラッジの濃度を用いているが、温度、粘度、ろ液量等、周知の指標で判断して構わない。

＜Ａ．ろ過室最大幅＞
フィルタープレス１に供給する前段で浄水スラッジ濃度を計測する。計測値Ｄ１を制御装置２９に送信し、予め定めた基準濃度Ｄ０と比較する。計測値Ｄ１が基準濃度Ｄ０より高い場合は、ろ過室８の厚みを最大幅の状態で浄水スラッジを圧入する。このとき、ろ過室調整板１１はろ板５の凹部へ付設している。
圧入工程の終了は、予め定めた所定の圧力に達した場合、あるいは所定の圧入時間に達した場合等、周知の検知方法を用いて行うことができる。脱水終了後はろ板５を開板し、ろ過室８内の脱水ケーキを排出する。

＜Ｂ．ろ過室減容＞
フィルタープレス１に供給する前段で浄水スラッジ濃度を計測する。計測値Ｄ１を制御装置２９に送信し、予め定めた基準濃度Ｄ０と比較する。計測値Ｄ１が基準濃度Ｄ０より低い場合は、高圧流体源３０を作動させて高圧流体室２０に高圧流体を供給してろ過室調整板１１を膨張させる。ろ過室調整板１１はろ過室８の内側に向かって膨張し、対向するろ板５のろ過床１２から立設するステイボス１５に接触する。膨張したろ過室調整板１１と対向するろ過床１２とで形成されたろ過室８は、均一な幅で狭まっており、この状態のろ過室８に浄水スラッジを圧入する。高圧流体の圧力は浄水スラッジの供給圧力より高く、浄水スラッジの圧入によりろ過室調整板１１がろ板５側へ押し戻されることはなく、浄水スラッジの圧入中は狭いろ過室８の幅は維持される。
圧入工程の終了は、予め定めた所定の圧力に達した場合、あるいは所定の圧入時間に達した場合等、周知の検知方法を用いて行うことができる。脱水終了後はろ板５を開板し、ろ過室８内の脱水ケーキを排出する。

フィルタープレス１に供給する浄水スラッジ濃度の計測値Ｄ１と基準濃度Ｄ０の比較は制御装置２９を用いているが、計測員によるリアルタイム計測値Ｄ１のチェックでもよく、高圧流体源３０の作動は自動制御でも計測員の人的操作による切り換えでもよい。

ろ過室８の幅が狭い状態で圧入供給した次工程で、同様に浄水スラッジの濃度を計測し、計測値Ｄ１が基準濃度Ｄ０より高い場合は、高圧流体室２０の高圧流体を排除して、ろ過室８の幅を広くした状態で浄水スラッジを圧入供給する。また、高圧流体室２０を開放し、浄水スラッジの圧入供給により、高圧流体室２０の高圧流体を機外に押し出してもよい。

濃度計２８は原液供給管９に設けているが、フィルタープレス１の前段で濃度を計測できるならそれに限定するものではない。また、高圧流体供給管１０に弁３１を設けて、この弁３１を開閉することで高圧流体室２０への供給を入切し、ろ過室の幅を切り換えてもよい。

本発明に係るフィルタープレスにおける脱水ケーキの厚み調整方法及び脱水ケーキの厚み調整装置を有するフィルタープレスは、上水・工業用水等の凝集前処理を必要としない無薬注で脱水できる原液を圧入して脱水するフィルタープレスにおいて、原液の性状変動に応じて複雑な装置を必要とせずにろ過室を減容するので、脱水効率が大幅に改善し、脱水時間が大幅に短縮され、ろ過速度が向上して処理量も増加させることができる。
ろ過室で固液分離された脱水ケーキの含水率のバラツキを低減させることができ、脱水ケーキを土壌改良に適用する等の二次使用について、中間処理を必要とせず容易に適用させることができる。

１ フィルタープレス
２ フロントフレーム
３ リアフレーム
４ ガイドレール
５，５ａ，５ｂ，５ｃ ろ板
８ ろ過室
９ 原液供給管
１１ ろ過室調整板
１２ ろ過床
１３a，１３ｂ 供給口
１５ ステイボス
２０ 高圧流体室
２８ 濃度計
２９ 制御装置
３０ 高圧流体源
Ｄ０ 基準濃度
Ｄ１ 計測値

Claims (6)

1. フロントフレーム（２）とリアフレーム（３）に橋架した一対のガイドレール（４，４）に多数のろ板（５…）を並列し、これらのろ板（５，５）間にろ過室（８）を形成し、原液を圧入して脱水するフィルタープレス（１）において、
   一方のろ過床（１２）にろ過室調整板（１１）を張設したろ板（５ａ，５ｂ）と、
   ろ過室調整板（１１）に対向するろ過床（１２）にステイボス（１５）を配設したろ板（５ａ，５ｃ）でろ過室（８）を形成して、
   原液のろ過性が悪化した時は、
   ろ過室調整板（１１）を膨張させてろ過室（８）を減容し、
   その状態で供給口（１３a，１３ｂ）を介してろ過室（８）に原液を圧入供給する
   ことを特徴とするフィルタープレスにおける脱水ケーキの厚み調整方法。
2. 前記ろ過性の悪化を判断する指標として、
   原液の濃度を計測して予め定めた基準濃度（Ｄ０）と比較し、
   計測値（Ｄ１）が基準濃度（Ｄ０）より低い時はろ過室調整板（１１）を膨張させてろ過室（８）を減容する
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタープレスにおける脱水ケーキの厚み調整方法。
3. フロントフレーム（２）とリアフレーム（３）に橋架した一対のガイドレール（４，４）に多数のろ板（５…）を並列し、これらのろ板（５，５）間にろ過室（８）を形成し、原液を圧入して脱水するフィルタープレス（１）において、
   一方のろ過床（１２）にろ過室調整板（１１）を張設したろ板（５）と、
   ろ過室調整板（１１）に対向するろ過床（１２）にステイボス（１５）を配設したろ板（５）でろ過室（８）を形成して、
   原液供給管（９）に濃度計（２８）を設け、
   高圧流体室（２０）に高圧流体を供給する高圧流体源（３０）を配設し、
   原液の濃度を比較する制御装置（２９）を配設し、
   フィルタープレス（１）に供給する原液の濃度を計測して制御装置（２９）に送信し、
   制御装置（２９）で計測値（Ｄ１）と予め定めた基準濃度（Ｄ０）と比較し、
   計測値（Ｄ１）が基準濃度（Ｄ０）より高い時は、ろ過室（８）の幅を最大幅の状態で原液を圧入供給すると共に、
   計測値（Ｄ１）が基準濃度（Ｄ０）より低い時は、高圧流体源（３０）を作動させてろ板（５）の高圧流体室（２０）に高圧流体を供給し、ろ過室調整板（１１）を膨張させて対設するろ板（５）に立設したステイボス（１５）に接触させた後、原液を圧入供給する
   ことを特徴とする脱水ケーキの厚み調整装置を有するフィルタープレス。
4. 前記ろ過室調整板（１１）を一方に張設し、他方にステイボス（１５）を立設したろ板（５ａ）を並列して、ろ板（５ａ，５ａ）間にろ過室（８）を形成したことを特徴とする請求項３に記載の脱水ケーキの厚み調整装置を有するフィルタープレス。
5. 前記ろ過室調整板（１１）を両面に張設したろ板（５ｂ）と、ステイボス（１５）を両面に立設したろ板（５ｃ）を交互に並列して、ろ板（５ｂ，５ｃ）間にろ過室（８）を形成したことを特徴とする請求項３に記載の脱水ケーキの厚み調整装置を有するフィルタープレス。
6. 前記ステイボス（１５）を頂部が平坦な円錐状に形成し、ろ過床（１２）に千鳥状に立設したことを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の脱水ケーキの厚み調整装置を有するフィルタープレス。

Images